上海道勤塑化有限公司

在塑膠注塑加工中，零件的壁厚是一個十分關鍵的參數。薄壁注塑件有很多好處，它降低零件重量、生產規模、減少材料開支及縮短成型周期等，但是制造薄壁產品必須采用昂貴的高速注塑機，甚不化算。究竟傳統注塑機可否勝任，文為你詳盡分析。

    甚么是薄壁注塑？一般的定義是在一個有50cm²表面積的注塑件，其壁厚為lmm。這種級別則可稱之為薄壁注塑零件。
    然而，傳統的注塑機往往不能適應薄壁注塑的要求。以一臺制作3mm壁厚零件的傳統機器為例，當熔化的熱塑膠材料的前沿部份流經模具型腔時，它將會與溫度較低的型芯或型腔內壁接觸，并形成一層固化的薄表皮。這種提前固的表皮大致要占整個壁厚的20%。
    在這層表皮內邊，注入的熔化材料仍在不斷地向前流動。顯然，如果零件的薄壁減少并達到“薄壁”的程度，其冷卻速度也會加快，從而導致上述固化表皮占整個壁厚的比例將會增加，也就是說，其后續流人型膠的熔融“芯部”將會縮小。相反，零件產生冷凝的時間間隔卻在縮短。這都給材料的繼續流動增添了難度，從而使的零件在冷凝之前實現“填滿”的要求變得更加困難。
    為了克服內壁注塑的填充困難，通常要對注塑機進行特別的設計或改裝，如采用多通道注入口，施加高達241mpa的注射壓力和1， 000mm／s的注入速度。然而，這些做法將要花費相當可觀的資金。
    能否在傳統的未經改裝的標準注塑機上，對某些工藝參數進行控制，以實現薄壁注塑的要求呢？
    答案是肯定的。據報導，曾經有人在一臺最大夾緊力為90公噸，最大注射量為170g的傳統機器上做過這方面的實驗。在這臺機器上安置了具有一個扇形注入口內插件和一個注口,并有一個型腔的模具。該內插件的長／厚比為140:1,型腔厚度為lmm。使用的樹脂是lexansp7602聚碳酸酯和magunum9015。
    產品零件的重量,是唯一的可變輸出值。在同一個模具型腔條件下，零件重量的變化，顯然與注塑過程熔化材料在型腔內“填滿”的程度密切相關。據稱，對零件重量變化的分析。其結果的可信度能高達95％。因此該實驗就是從有關工藝參數與零件重量的關系著手進行研究的。為此，在型腔里特別裝設了五個壓力與溫度轉換器。一個數據探測系統在腔內跟蹤壓力與溫度曲線。
    該實驗采用了一個半分數因子（halffractional factorial）設計，用來研究噴嘴溫度，模具溫度,冷卻時間，注射速度和夾持壓力。據稱，這五個參數都能影響零件之重量。為了建立這些參數以確定它們對零件重量的影響，采用了不同高低值的組合（見下表），來進行注射成型。

                            薄壁注塑研究的實驗能數范圍

        參  數         聚碳酸酯           abs
 
噴嘴溫度(℃)         (290 - 300)         (260 - 280)
 
模具溫度(℃)         (80 - 90)           (68 - 80)
 
冷卻時間(s)          (40 - 50)           (25 - 35)
 
注射速度(mm/s        (203 - 272)         (229 - 272)
 
夾持壓力(mpa)        (4.8 - 5.5)         (3.4 - 4.1)
 

      對pc和abs兩種材料進行了實驗。實驗條件是：各自的熔化溫度；標準的模具溫度和零件重量；標準的零件張力強度和最高的許用注射速度。另外兩種材料的相對黏度也都能在不同的剪切率下得到確立。
   
    實驗結果如下：

    ●將abs材料由其熔化溫度260℃升至280℃對其零件重量會由6.6g增至 7.4g，即有22％的增大。
    ●對pc材料，當將共熔化溫度由290℃升至300℃時零件重量即從7.3g增至8.9g，即增大了22％。
    ●當模具溫度從80℃升至90℃時，pc和abs兩種材料的零件重量都有增大，但pc更為敏感，后者的零件重量可從8.4g增至8.8g，增長了4.8％。
    ●熔化溫度和模具溫度的變化都會導致零件張力強度的改變。但熔化溫度的增高將會使強度下降，而模具溫度的升高則會使強度增加。
    ●縮短冷卻時間和提高注射速度都將使pc材料的零件重量得以增加，而abs材料則不受這兩個參數的影響。

    結果分析：

     ●對pc材料而言，熔化溫度、模具溫度、冷卻時間和注射速度都是影響零件重量的關鍵參數；而對于abs．影響其零件重量的參數只是熔化溫度和模具溫度。
     ●熔化溫度的升高，將使材料有更高的熱能，同時會導致熔融黏度的降低，從而使得熔融材料更易于流動，其形成一個更長的流往長度，同時更加順暢地填滿型膠。但熔化溫度過高，將會促使材料退化和降級。所以，這一參數僅可在該樹脂允許的上限之內被用來保證型膠的填滿。
    ●模具溫度的升高，會減不樹脂在型腔里的冷凝層，使熔融化材料在型腔內更易于流動，從而獲得更大的零件重量和更好的表面質量。
    ●更短的冷卻時間，可使熔化材料在容器內停留的時間更短并減少了退化的可能性。據認為，減少壁厚50％，將導致冷卻時間成4倍地減少。另外，冷卻時間構成了約70％的生產周期，它的減少意味著生產效率的提高。
    ●機器注射量應盡可能達到最大值。因為這也幫助熔化材料在容器停留時間的減少。
    ●增高注射速度，也會使熔化材料的相對黏度下降，這是由于剪切變得更薄時，產生假塑膠體（pseudoplastic）影響的結果。同時，這種剪切的加熱，僅發生在不到一秒鐘的瞬間，這對于導致明顯的退化來說，是無足輕重的。
    ●注射速度的提高，雖然會使pc材料黏度下降并造成零件重量的上升，但比起熔化溫度增高時零件重量的增加要少得多。不過，由于它還能使得材料更加不易退化，所以，提高注射速度還是有它可取之處的。
    注射速度的改變，對于abs材料幾乎不會造成任何影響，這是由于此時它的相對黏度沒有產生明顯的下降的緣故。通過在傳統注塑機條件下對一些工藝參數的變更，取得了零件重量增加的效果。這一結果實際上反映了樹脂在熔化狀態下填滿lmm型腔能力的增加也就是提高了薄壁成型的能力。
    綜合實驗情況，在傳統注塑機上加工薄壁零件同樣是可以做得到的。進行操作時，可以將其注射速度調整到所允許的最高界限，在此基礎上，可以按照該材料所推薦的最高熔化溫度界限和模具最高溫度標準，盡可能地提高這兩個溫度參數。這就是在傳統注塑機上，以低成本的選擇，實現優質的薄壁往塑的主要對策。